【儀表網 研發(fā)快訊】2025年10月1日，《自然—材料》(Nature Materials) 在線發(fā)表了以《無電阻漂移的非晶相變存儲材料》(Amorphous phase-change memory alloy with no resistance drift)為題的研究論文。
 

　　相變存儲器利用硫族化合物非晶相與晶體相之間的電阻差異實現(xiàn)數據存儲。而非晶材料通常具有自發(fā)結構弛豫的特點，對于相變存儲材料而言(如商用鍺銻碲合金GST)，其非晶相電阻值會隨時間的推移而自發(fā)漂移，這對于精準多值編程帶來了巨大挑戰(zhàn)，極大地影響了相變類腦計算的計算精度。此外，非晶結構弛豫在不同的環(huán)境溫度下呈現(xiàn)出復雜多變的不確定性，從而導致相變類腦計算技術難以適配環(huán)境多變的邊緣端應用場景。
 

　　為了解決該問題，西安交通大學金屬材料強度全國重點實驗室材料創(chuàng)新設計中心(CAID)團隊解析了非晶相變材料結構弛豫行為的原子尺度機理，明確了電阻漂移根源主要來自于非晶局部結構缺陷密度以及派爾斯畸變程度隨時間和溫度的演化。在此基礎上，團隊設計了一種局部結構幾乎全部為完美八面體的鉻碲非晶合金CrTe3，其八面體結構中無明顯長短鍵差異，因此其結構弛豫很弱且并不引發(fā)能帶結構的變化，可從根本上消除電阻漂移。隨后，團隊通過磁控濺射制備了CrTe3薄膜，從實驗上證實了該非晶薄膜在-200至165攝氏度的寬溫區(qū)范圍內無明顯的電阻漂移。
 

　　進一步，團隊與中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所宋志棠研究員團隊合作，驗證了CrTe3器件在反復操作十萬次之后依然無明顯電阻漂移行為。此外，團隊通過光控電測方法實現(xiàn)了穩(wěn)定的多值存儲，并設計加工出了基于CrTe3陣列的智能小車，實現(xiàn)了穩(wěn)定的自動尋址功能，即便將CrTe3陣列置于150攝氏度下1小時，其后該自動尋址功能依然可以完美復現(xiàn)。此類相變存儲材料的創(chuàng)新設計從根本上解決了相變存儲器件的電阻漂移問題，為發(fā)展高精度相變類腦器件提供了關鍵的材料載體。
 

　　該項工作的第一作者為王曉哲博士、王若冰博士與孫蘇陽博士，通訊作者為王疆靖教授、馬恩教授與張偉教授。西安交通大學為第一作者單位與唯一通訊作者單位。